寄生蟲可能導(dǎo)致農(nóng)業(yè)干細(xì)胞的突破
植物寄生線蟲是一種農(nóng)業(yè)害蟲,沒有基本的對策,需要開發(fā)抗性植物品種或殺蟲劑。這種寄生蟲在農(nóng)作物的根部形成一個叫做“膽”的巢,降低了植物吸收營養(yǎng)的能力。一旦該害蟲成為現(xiàn)實,作物可能會死亡或其價值可能會顯著降低。此外,一旦感染了這種麻煩的害蟲,就不可能在同一領(lǐng)域種植作物數(shù)年。這種線蟲造成的農(nóng)業(yè)損害最近在全世界范圍內(nèi)擴大。
日本熊本大學(xué)的研究人員與西班牙的卡斯蒂利亞 - 拉曼恰大學(xué)合作,分析了植物寄生線蟲寄生的植物的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞被激活形成蟲癭。換句話說,研究人員表明,植物寄生線蟲能夠有效地操縱植物干細(xì)胞,使其在植物根部形成巢穴(蟲癭)。將來,這一發(fā)現(xiàn)有望通過改良作物品種來減少線蟲的損害。
背景:線蟲,一種害蟲
許多微生物生活在土壤中,植物通常沒有與它們相互作用的問題。然而,一些微生物,例如植物寄生線蟲,對植物造成顯著危害。當(dāng)這些線蟲侵入或感染植物時,在根上形成一個稱為膽的圓形巢。然后線蟲通過膽汁吸收植物的營養(yǎng)物質(zhì),使其生長并產(chǎn)生許多卵。到目前為止,鮮為人知的是為什么植物在侵染后會產(chǎn)生這些線蟲巢。
假設(shè):干細(xì)胞操縱
研究人員利用擬南芥植物設(shè)計了一項實驗,分析了它對線蟲寄生的反應(yīng)。盡管擬南芥的根非常小并且難以評估,但它們成功地獲得了高度準(zhǔn)確的結(jié)果。他們通過使用下一代測序儀獲得了大量的遺傳數(shù)據(jù),并進行了多次統(tǒng)計分析。
結(jié)果,研究人員發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞功能似乎被線蟲感染異常激活。盡管許多高等植物在木質(zhì)部和韌皮部細(xì)胞之間的邊界處具有少量干細(xì)胞,但這些干細(xì)胞的活性受到嚴(yán)格控制。然而,當(dāng)這些干細(xì)胞開始失控時,就會形成異常組織,就像癌癥一樣,植物不可能形成正常的形狀。研究人員發(fā)現(xiàn),在正常條件下應(yīng)該非常精確地保持干細(xì)胞的活性控制,當(dāng)被寄生蟲感染時表現(xiàn)出失控狀態(tài)。換句話說,他們認(rèn)為線蟲操縱植物干細(xì)胞來筑巢。
驗證:干細(xì)胞的視覺驗證
為了驗證他們的假設(shè),研究人員將干細(xì)胞染成藍色并觀察從線蟲感染開始直到產(chǎn)生膽汁的植物。藍色染色顯示干細(xì)胞隨著根部生長而擴散。這證實了線蟲正在抓住植物干細(xì)胞的控制機制來制作它們的巢穴。
未來:從農(nóng)場到花園
該研究表明,植物寄生線蟲可以劫持植物的干細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)非常重要,因為它可以在干細(xì)胞分配機制被照亮后,促進改良植物品種的發(fā)展。
例如,目前在日本用于諸如草莓,蘆筍,蘭花和仙客來等作物的植物干細(xì)胞的實際應(yīng)用涉及從最強植物中取出干細(xì)胞以在體外培養(yǎng)新作物。然而,誘導(dǎo)干細(xì)胞形成的技術(shù)非常困難,并且實際上沒有多種作物可以使用這些方法。
“線蟲可以感染各種各樣的植物,”熊本大學(xué)研究的負(fù)責(zé)人Shinichiro Sawa教授說。“這種激活大多數(shù)作物干細(xì)胞的能力是人類尚未擁有的技術(shù)。未來,通過研究植物寄生線蟲如何操縱植物干細(xì)胞,我們期望能夠開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)更多樣化植物的技術(shù)。和莊稼。“
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